zkTLSテクニカル分析:Web3データサイロの打破

最近、新しいプロジェクトの方向性を探る中で、私は新しい技術スタックであるzkTLSに出会いました。これは、ゼロ知識証明（ZKP）とトランスポート層セキュリティプロトコル（TLS）を組み合わせた革新的な技術であり、Web3分野において重要な応用価値を持っています。本稿では、zkTLSに関する私の研究の成果を共有し、その動作原理や潜在的な影響について探ります。

zkTLSは、ブロックチェーン上の仮想マシン環境で、第三者に依存することなくオフチェーンのHTTPSデータの真実性を検証するために主に使用されます。ここでの真実性は、データソースの信頼性、データの完全性、そして時間的妥当性の3つの側面を含みます。この暗号学的メカニズムを通じて、スマートコントラクトはWeb2のHTTPSリソースに信頼性を持ってアクセスでき、データの孤立を効果的に打破します。

TLSプロトコルの紹介

zkTLSの価値を深く理解するためには、まずTLSプロトコルの基本的な概念を理解する必要があります。TLSは、クライアント（ブラウザなど）とサーバー（ウェブサイトなど）間のデータ転送の安全性を確保するためのネットワーク通信セキュリティプロトコルであり、暗号化、認証、データの完全性保護を提供します。

HTTPSは実際にはHTTPプロトコルの上にTLSプロトコルを利用して実現される安全な通信です。HTTPの平文伝送に比べ、HTTPSはTLSを通じて以下のセキュリティ問題を解決します：

1. 第三者による情報の盗聴を防ぎ、プライバシーを保護する
2. サーバーの正当性を確認し、リクエストがハイジャックされるのを防ぐ
3. データの完全性を確保し、情報の喪失や改ざんを避ける

TLSプロトコルの主な作業原理は次のとおりです：

1. 対称暗号化(AES、ChaCha20など)を使用して通信内容を保護する
2. サードパーティによって発行されたデジタル証明書（例：X.509証明書）を使用してサーバーの身元を検証する
3. HMACまたはAEAD技術を使用してデータの完全性を確保する

TLS通信プロセスは主にハンドシェイクとデータ転送の二つの段階に分かれます。ハンドシェイク段階にはClientHello、ServerHello、クライアントがサーバーを検証するなどのステップが含まれており、安全なパラメーターを交渉し、暗号化されたセッションを確立します。データ転送段階では、交渉されたセッションキーを使用して暗号化通信を行います。

Web3におけるデータアクセスのジレンマ

Web2ではTLSが広く使用されていますが、Web3の開発においては課題に直面しています。オンチェーンのスマートコントラクトは外部データに直接アクセスできず、これはすべてのデータのトレーサビリティとコンセンサス機構の安全性を確保するためです。

この問題を解決するために、オラクル（Oracle）プロジェクトが登場しました。ChainlinkやPythなどがそれに該当し、彼らはオンチェーンとオフチェーンデータの中継橋として機能し、PoSコンセンサス機構を通じてデータの信頼性を確保します。しかし、このようなソリューションには2つの主要な問題があります：

1. 高額なコスト：PoSコンセンサスメカニズムの維持には大量のステーキング資金が必要であり、データの相互作用に冗長性が存在する。
2. 低効率：PoSコンセンサスには時間がかかり、チェーン上のデータが遅延し、高頻度アクセスのシーンには適していません。

zkTLSの革新的なソリューション

zkTLS技術は上記の問題を解決することを目的としています。その核心的な考え方は、ゼロ知識証明アルゴリズムを導入し、チェーン上のスマートコントラクトがノードが提供するHTTPSリソースデータの真実性と完全性を直接検証できるようにすることで、従来のオラクルの高額な使用コストを回避することです。

zkTLSは暗号学的に保護され、従来のOracleが依存していたコンセンサスメカニズムによる高コストを代替します。具体的には、オフチェーンのリレー・ノードがHTTPSリソースのリクエスト後に得られたデータ、CA証明書の検証情報、タイムスタンプ証明およびデータの完全性証明を計算し、Proofを生成します。同時に、チェーン上で必要な検証情報とアルゴリズムを維持し、スマートコントラクトが重要な情報を公開することなく、データの真実性、適時性、および出所の信頼性を検証できるようにします。

zkTLSの潜在的な影響

zkTLS技術の最大の利点は、Web2 HTTPSリソースの可用性コストを大幅に削減できることです。これにより、多くの新しいニーズが可能になります。例えば：

• ロングテール資産のオンチェーン価格取得コストを削減する
• Web2の権威あるサイトを利用して、オンチェーンKYCを行い、DIDシステムを最適化する
• Web3ゲームの技術アーキテクチャ設計の改善

しかし、zkTLSは既存のWeb3企業、特に主流のオラクルプロジェクトに対しても挑戦をもたらしています。この傾向に対処するために、ChainlinkやPythなどの業界の巨人たちは関連技術の研究を積極的に進めており、使用量に応じた課金やCompute as a serviceなどの新しいビジネスモデルを模索しています。

現在、zkTLSが直面している主な課題は他のZKプロジェクトと同様であり、商業化を実現するために計算コストを削減する方法です。技術の進展に伴い、zkTLSはWeb3分野でますます重要な役割を果たし、データの相互運用性とアプリケーションの革新に新たな可能性を提供することが期待されています。